ANALIZA UNOR PARAMETRII ELECTRICI PENTRU SURSE DE PUTERE INDUSTRIALE

Gabriel Nicolae POPA, Sorin Ioan DEACONU,

Corina Maria DINIŞ, Iosif POPA

ANALYSIS OF SOME ELECTRICAL PARAMETERS FROM INDUSTRIAL POWER SOURCES

This paper presents some measurements of electrical parameters (voltages, currents, active, reactive, and apparent powers, deformant, and fundamental power factors) from power sources used to industrial plate-type electrostatic precipitators. These types of precipitators are used at thermoelectric power plants. Cuvinte cheie: analizor portabil trifazat, electrofiltre industriale cu plăci, surse de putere, regim deformant Keywords: portable three-phase Analyser, bag boards, industrial power supplies, deforming

1. Introducere

Electrofiltrele cu plăci industriale se utilizează pentru desprăfuirea proceselor industriale. O aplicaţie importantă ale acestora este ȋn termocentrale. Electrofiltrele sunt formate din cȃmpuri ȋnseriate, fiecare având o sursă de putere proprie. Măsurătorile de parametrii s-au realizat la blocul 3 energetic pentru o lungă durată de timp şi pentru o durată foarte scurtă de timp şi la blocul 5 energetic, care au electrofiltre cu trei cȃmpuri, din cadrul S.C. ELECTROCENTRALE Deva S.A. (termocentrală electrică).

331

Datele s-au obţinut cu ajutorul unui analizor trifazat de putere CA 8334 produs de firma Chauvin-Arnoux. Pentru achiziţia datelor pe calculator s-a utilizat software-ul Qualistar [4]. Măsurătorile electrice s-au făcut pe câte un corp de cazan, adică pe câte trei surse de putere urmărindu-se cele trei faze de alimentare. S-au achiziţionat tensiunea şi curentul pentru sursele de putere ale cȃmpurilor. Utilizarea analizoarelor de putere asigură suficiente date care pot identifica, de exemplu, armonicele de tensiune şi ale curentului, coeficientul de distorsiune armonică totală (THD), puterile, factorul de putere ȋn regim deformant şi pentru fundamentală (cos φ). Datorită puterii ridicate, fiecare sursă de putere se alimentează de la două faze 400 V, 50 Hz. Pentru o sursă de putere analizorul trifazat de putere (PQA) se montează ca ȋn figura1. Ȋn figura 1, CT este senzorul de curent tip AmpFLEX A193 (măsoară curenţi pȃnă la 3000 A), iar V1 şi V2 sunt conexiunile pentru măsurarea tensiunii [2,3].

Fig. 1 Schema electrică de principiu pentru o sursă de putere care

alimentează un cȃmp al electrofiltrului

Pentru un electrofiltru cu trei cȃmpuri fiecare cȃmp se alimentează de la cȃte două faze (L1-L2, L2-L3, L3-L1) pentru a realiza repartiţia uniformă a sarcinii (figura 2). Senzorii de curent s-au conectat la barele de alimentare din Al, ȋnaintea fuzibilelor şi a ȋntreruptorului. La măsurarea semnalelor electrice s-a utilizat o perioadă de eşantionare de 1 s [1].

2. Măsurători de lungă durată

S-au achiziţionat şi emisiile de praf ȋn timp – figura 3 - pentru electrofiltru, precum şi cantitatea de abur generată de cazan, pentru

332

electrofiltrul analizat, ȋn timp – figura 4. Evoluţiile sunt neliniare, şi se observă din cele două figuri o similitudine ȋn evoluţia acestor două mărimi.

Fig. 2 Conectarea analizorului de putere la cele trei surse de

putere a electrofiltrului

Fig. 3 Variaţia emisiilor de praf

Fig. 4 Variaţia aburului produs de corpulul de cazane

Tensiunile de linie notate cu L1-2, L2-3 şi L3-1 sunt de fapt tensiunile măsurate ȋntre fazele L1-L2, L2-L3, respectiv L3-L1.

333

Fig. 5 Variaţia tensiunii L1-2

Tensiunile de linie (figura 5) au aproximativ aceiaşi evoluţie, iar THD-ul are valori scăzute (mai mici de 2,3 %). Din măsurătorile curentului s-a observat ȋncărcarea nesimetrică a reţelei trifazate de joasă tensiune. Valorile curenţilor sunt de sute de A (figura 6), şi la ultimul cȃmp curentul are valori mai mici (şi astfel un consum de energie scăzut).

Fig. 6 Variaţia curentului pe L1

La realizarea măsurătorilor THD-lui pentru curent, pentru fiecare fază s-a observat o evoluţie a THD-lui ȋntre 40-90 %, ceea ce indică prezenţa armonicelor superioare. THD-ul se modifică permanent datorită operării şi controlului separat pentru fiecare cȃmp ȋn parte. Controlul surselor asigură permanent un nivel de tensiune cȃt mai ridicat ȋn interiorul cȃmpului pentru a se produce cȃt mai mulţi purtători de sarcină.

334

Datorită controlului permanent, curentul prin sursă se modifică permanent, iar ȋn funcţie de ȋncărcare apare şi o cădere de tensiune la fiecare sursă.

Fig. 7 Variaţia puterii active pe L1

Puterile măsurate au fost cele active (figurile 7-8), reactive (figurile 9-10) şi aparente (figurile 11-12). S-au determinat şi suma puterilor active, reactive şi aparente pe cele trei faze. Puterile aparente totale au valori ȋntre 200-220 kVA.

Fig. 8 Variaţia puterii active pe toate trei fazele adunate

335

Fig. 9 Variaţia puterii reactive pe L1

Fig. 10 Variaţia puterii reactive pe toate fazele adunate

Fig. 11 Variaţia puterii aparente pe L1

336

Fig. 12 Variaţia puterii aparente pe toate fazele adunate

Fig. 13 Variaţia factorului de putere deformant pe L1

Fig. 14 Variaţia factorului de putere deformant mediu pe toate fazele

337

Fig. 15 Variaţia factorului de putere pe fundamentală cosφ pe L1

Fig.16 Variaţia factorului de putere pe fundamentală mediu cosφ pe toate fazele

Ȋn figurile 13-14 s-au măsurat factorul de putere ȋn regim deformant (ţinȃnd cont de armonicele superioare de curent şi de tensiune) şi ȋn figurile 15-16 factorul de putere pentru fundamentală. Factorul de putere pentru fundamentală (0,7) are valori mai mari decȃt factorul de putere ȋn regim deformant (pe total 0,55).

3. Măsurători de scurtă durată Cu ajutorul unor funcţii ale analizorului de putere CA 8334 (studiul regimurilor tranzitorii pe cȃteva perioade ale semnalelor, aproximativ 80 ms) s-au făcut următoarele capturi de ecran care oferă informaţii suplimentare despre formele curenţilor şi tensiunilor care iau parte la proces.

338

Fig. 17 Defazajul dintre tensiune şi curent aferent L1

Fig. 18 Curenţii sistemului trifazat

Fig. 19 Analiza armonicilor de curent pe toate fazele

Fig. 20 Analiza armonicilor de tensiune pe toate fazele

La măsurarea curentului şi a tensiunii pe fiecare fază (figurile 17-18), se poate determina unghiul de deschidere al tiristoarelor. Interesant, este faptul că deşi caracterul sarcinii este inductiv, după deschiderea tiristoarelor, este aproximativ acelaşi moment de timp de

339

trecere prin zero a curentului şi a tensiunii. O mulţime de armonici de curent sunt produse, atȃt cele care sunt pare, cȃt ȋn special impare (care au amplitudine mai mare) – figurile 20, 21. Amplitudinea armonicelor de curent nu este constantă, ele se modifică permanent, datorită modului de operare al cȃmpurilor. Amplitudinea armonicelor de curent a fost comparată cu cele din standarde, şi se constată că toate armonicele analizate (excepţie fac armonicele 11 şi 13) au valori mai mari decȃt ȋn standard [1]. 4. Concluzii Sursele de putere ale electrofiltrelor industriale sunt consumatori deformanţi. Curentul absorbit din reţea este puternic deformat. Pentru diminuarea armonicelor de curent se pot utiliza filtre de putere pasive, active sau hibride. Utilizarea analizoarelor trifazate de putere ȋn industrie, cu posibilitate de ȋnregistrare şi de detectare ale evenimentelor tranzitorii, constituie soluţia ideală de măsurare on-line a parametrilor electrici pentru consumatorii industriali de putere. BIBLIOGRAFIE [1] Popa, G.N., Diniş, C.M., Deaconu, S.I., Considerations on the Current Harmonics of Plate-Type Electrostatic Precipitators Power Supplies, Electronics and Electrical Engineering, 2013, 6 pag., ȋn curs de apariţie. [2] Popa, G.N., Diniş, C.M., Deaconu, S.I., Iagăr, A., A Prospective on Power Quality Analyze of Three Sections Plate-Type Electrostatic Precipitator Supplies, Recent Researches in Circuits, Systems, Multimedia and Automatic Control, Conferinţă WSEAS, Rovaniemi, Finlanda, 18-20 aprilie, 2012, pag.49-54. [3] Popa, G.N., Deaconu, S.I., Popa, I., Diniş, C.M., Experimental Analysis for Plate-Type Electrostatic Precipitators with Three Sections, conferinţă IEEE – OPTIM Optimization of Electrical and Electronic Equipment, 2012, Cheile Grădiştei-Moieciu, Braşov, Romania, 24-26 mai 2012, pag. 1274-1279. [4] * * * CA 8334B, Power Quality Analyzer, Chauvin-Arnoux, Franţa, 2007.

Şef lucr.Dr.Ing. Gabriel Nicolae POPA membru AGIR, membru IEEE

Şef lucr.ec.Dr.Ing. Corina Maria DINIŞ membru AGIR

Conf.Dr.Ing. Sorin Ioan DEACONU membru AGIR, membru IEEE

Conf.Dr.Ing. Iosif POPA membru AGIR

Universitatea „Politehnica” Timişoara, Facultatea de Inginerie Hunedoara

340